CN117795627A - 化合物超导线用前体线、化合物超导线及化合物超导线的重绕方法 - Google Patents

Abstract

化合物超导线用前体线(1)具有：由多根化合物超导前体长丝(11)、和包埋所述化合物超导前体长丝且包含第一稳定化材料的第一基质前体(12)构成的化合物超导前体部(10)；被配置在所述化合物超导前体部的外周侧，且由多根增强长丝(31)、和包埋所述多根增强长丝且包含第二稳定化材料的第二基质(32)构成的增强材料部(30)；和被配置在所述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，且包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部(40)，所述化合物超导前体部的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导前体部的宽度尺寸Wb1相对厚度尺寸Tb1的纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上。

Description

化合物超导线用前体线、化合物超导线及化合物超导线的重 绕方法

技术领域

本发明涉及化合物超导线用前体线、化合物超导线及化合物超导线的重绕方法。

背景技术

在使用了化合物超导线、例如Nb₃Sn等化合物系超导线的超导磁体的制造中，通常在超导线圈用线圈架上卷绕化合物超导线用前体线后，实施化合物生成热处理的先卷绕再反应法(Wind-and-React法：W&R法)。这是因为通过热处理获得的化合物系超导线非常不耐受应变。

在通过先卷绕再反应法制造使用了Nb₃Sn等化合物超导线的高磁场大口径磁体等大型磁体的情况下，需要在600℃以上的规定温度下在真空或非活性气体气氛的炉内进行用于生成Nb₃Sn的化合物生成热处理，不得不准备与磁体尺寸相应的大型热处理装置。

另外，有使用热处理后的Nb₃Sn等化合物系超导线进行线圈卷线的先反应再卷绕法(React-and-Wind法：R&W法)。先反应再卷绕法具有下述优点：能够对化合物超导线表面的电绝缘、线圈架等线圈用部件的材质选定赋予自由度，此外，能够对相对热处理后的化合物超导线的应变进行调节。

然而，由于化合物超导线的超导特性根据Nb₃Sn等的化合物超导线中的应变的状态而变化，因此须严格地考虑化合物超导线中的应变状态。例如，当由于从外部向热处理后的化合物超导线施加力所引起的应变而使化合物超导线受损时、或者当由于冷却时所复合的材料的热收缩的差异而使化合物超导线受到压缩残余应变时、或者当由于线圈工作时的电磁力而使化合物超导线受到拉伸应变、横向压缩应变时，化合物超导线的临界电流等超导特性有时降低。迄今为止，已经实施了许多技术开发来解决该问题。

例如，在专利文献1中，使用具有临界电流的磁场各向异性的平角形状的化合物超导体来形成层叠导体，通过抑制临界电流各向异性来提高线圈性能。但是，由于并不是提高平角形状的化合物超导体其本身的特性，所以导体设计、使用其的线圈设计受到限制，难以得到临界电流的大幅度的性能提高。

另外，在专利文献2中，通过使长丝周围的铜合金软化并且配置氧化铝分散铜管，在加工成平角形状时抑制长丝的扁平化，抑制临界电流密度的磁场各向异性。但是，该技术不是提高扁平的长丝形状的临界电流密度本身的技术。

另外，在专利文献3中公开了在平角线中得到良好的长丝形状的加工方法。

上述专利文献1～3所代表的现有技术涉及为了防止线圈的通电特性降低而考虑了具有平角形状的化合物超导线的临界电流的磁场各向异性的导体结构、用于抑制伴随向平角形状的加工的化合物超导线内部的成为超导的部位的异常变形的结构、加工方法。特别是，作为适用于通过在化合物生成热处理后进行卷线操作的先反应再卷绕法进行卷线的超导线圈的技术，得不到充分的效果。因此，在先反应再卷绕法中，鉴于产生超导线圈的性能降低的风险，需要使超导线圈的工作裕度较大，抑制所使用线材量的增大和制造成本的增大成为课题。

另外，专利文献4～6中记载了适合于先反应再卷绕法的、在化合物超导线、卷线时调整弯曲应变这样的实用卷线方法。

在将专利文献4～6的技术应用于实机线圈并弯曲成小径的情况下，实施减小裸线外径而减小化合物超导体部所受到的应变的操作。其结果是，由于每1根裸线的临界电流变小，因此有时会增大线圈的线材卷线长度，另一方面会增加线圈的制造时间。进而，在将多根外径小的裸线捻合而导体化的方法中，捻合根数越多，工序数越增加，有时包含空隙部的捻线导体整体的单位截面积的临界电流降低。

另外，在非专利文献1中，记载了通过使化合物超导线平角化，临界电流特性等超导特性表现出外部磁场各向异性的机理。在非专利文献2中，记载了纵横比为5左右的线材的各向异性，提出了用于避免该各向异性的导体结构。另外，在非专利文献3～4中，记载了适用于通过先反应再卷绕法进行卷线的线圈的化合物超导线的设计例、其特性。但是，其不过是提及了为得到满足各个超导磁体的要求特性的化合物超导线，需要以与其要求特性相应的规定的结构进行设计，以规定的加工方法进行制造，并以规定的方法使用。在这些非专利文献中，通过对线材结构、制造方法、使用方法进行综合优化来获得能够通过具有高可靠性的先反应再卷绕法制造线圈的化合物超导线。

像这样，对于如专利文献1～3那样的以往提出的化合物系超导线而言，如上所述，其是用于缓和平角线的外部磁场各向异性的导体结构、为抑制各向异性而用于抑制超导体部的平角化变形的技术。另外，在非专利文献1～2中，虽然示出了针对化合物超导体的各向异性的特性数据，但没有记载将这种技术应用于先反应再卷绕法时的特性。另外，在专利文献4～6及非专利文献3～4中，虽然记载了适用于先反应再卷绕法的结构、其用法，但不过是公开了为弯曲成小径而相应地减小外径，为了增大临界电流而将多根裸线捻合的技术。另一方面，在将没有复合化有强化材料的化合物超导线实际应用于使用了先反应再卷绕法的磁体制造的情况下，由于线材自身的可靠性低，因此不能精确地预测作为磁体的性能。因此，需要进行工作安全系数高的磁体设计，由于线材的通电容量裕度的增大、线材长度的增大，线圈本身、冷却系统的大型化而导致高成本，存在未达到基于商用的实用化的课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭53-107296号公报

专利文献2：日本特开平4-298917号公报

专利文献3：日本特开2007-173102号公报

专利文献4：日本专利第5718171号公报

专利文献5：日本专利第6155253号公报

专利文献6：日本专利第6182577号公报

非专利文献

非专利文献1：田中吉秋等，“V3Ga复合加工带的结晶组织和临界电流特性”，日本金属学会志，第40卷(1976)，515-521

非专利文献2：P.Kovac等，“Ic anisotropy in flattened Nb₃Snsuperconductors and possible ways for overcoming it(平角Nb₃Sn超导体中的Ic各向异性及其可能的克服方法)”，Cryogenics，35(1995)，83-86

非专利文献3：M.Sugimoto等，“Nb-Rod-Method Cu-Nb/Nb₃Sn Wires forPractical React-and-Wind Applications(用于实际先反应再卷绕用途的Nb棒法Cu-Nb/Nb₃Sn线)”，IEEE Trans.Appl.Super.Vol.28No.3(2018)600011.0

非专利文献4：M.Sugimoto等，“Performance of Polyvinyl Formal InsulatedCu-Nb/Nb₃Sn Wires for React-and-Wind Process(用于先反应再卷绕工艺的聚乙烯醇缩甲醛绝缘Cu-Nb/Nb₃Sn线的性能)”，IEEE Trans.Appl.Super.Vol.29No.5(2019)6001205

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的是提供一种能够实现基于商用的线圈制造、卷绕成小径的卷线性优异、并且临界电流大的化合物超导线用前体线及化合物超导线、以及化合物超导线的重绕方法。

用于解决课题的手段

[1]一种化合物超导线用前体线，其具有：

由多根化合物超导前体长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质前体构成的化合物超导前体部，其中，所述第一基质前体包埋所述多根化合物超导前体长丝；

由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在所述化合物超导前体部的外周侧，所述第二基质包埋所述多根增强长丝；和

包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在所述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，

所述化合物超导前体部的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导前体部的宽度尺寸Wb1相对所述化合物超导前体部的厚度尺寸Tb1的纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上。

[2]如上述[1]所述的化合物超导线用前体线，其中，所述纵横比Ab1为11.00以下。

[3]如上述[1]或[2]所述的化合物超导线用前体线，其中，所述纵横比Ab1为2.00以上10.00以下。

[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述化合物超导线用前体线的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导前体部的截面积与所述增强材料部的截面积与所述稳定化材料部的截面积的合计截面积为0.40mm²以上4.00mm²以下。

[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述化合物超导前体长丝为Nb，在所述化合物超导前体部与所述增强材料部之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部。

[6]如上述[1]～[5]中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述第一稳定化材料为铜或铜合金，所述增强长丝由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成，所述第二稳定化材料为铜或铜合金，所述第三稳定化材料为铜或铜合金。

[7]一种化合物超导线，其具有：

由包含化合物超导相的多根化合物超导长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质构成的化合物超导体部，其中，所述第一基质包埋所述多根化合物超导长丝；

由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在所述化合物超导体部的外周侧，所述第二基质包埋所述多根增强长丝；和

包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在所述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，

所述化合物超导体部的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导体部的宽度尺寸Wb2相对所述化合物超导体部的厚度尺寸Tb2的纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上。

[8]如上述[7]所述的化合物超导线，其中，所述纵横比Ab2为11.00以下。

[9]如上述[7]或[8]所述的化合物超导线，其中，所述纵横比Ab2为2.00以上10.00以下。

[10]如上述[7]～[9]中任一项所述的化合物超导线，其中，所述化合物超导线的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导体部的截面积与所述增强材料部的截面积与所述稳定化材料部的截面积的合计截面积为0.40mm²以上4.00mm²以下。

[11]如上述[7]～[10]中任一项所述的化合物超导线，其中，所述化合物超导相为Nb₃Sn，在所述化合物超导体部与所述增强材料部之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部。

[12]如上述[7]～[11]中任一项所述的化合物超导线，其中，所述第一稳定化材料为铜或铜合金，所述增强长丝由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成，所述第二稳定化材料为铜或铜合金，所述第三稳定化材料为铜或铜合金。

[13]如上述[7]～[12]中任一项所述的化合物超导线，其在最外周还具有包含树脂的电绝缘部。

[14]一种化合物超导线的重绕方法，其是上述[7]至[13]中任一项所述的化合物超导线的重绕方法，其中，

当将所述化合物超导线从第一卷绕部件重绕于第二卷绕部件时，

从所述第一卷绕部件使所述化合物超导线沿所述第一卷绕部件的切线方向延伸出，在将所述化合物超导线沿与被卷绕于第一卷绕部件时相同的弯曲方向弯曲的同时将所述化合物超导线卷取至第二卷绕部件。

发明效果

根据本发明，可提供一种能够实现基于商用的线圈制造、卷绕成小径的卷线性优异、并且临界电流大的化合物超导线用前体线及化合物超导线、以及化合物超导线的重绕方法。

附图说明

[图1]图1是示出实施方式的化合物超导线用前体线的一例的横截面图。

[图2]图2是示出实施方式的化合物超导线用前体线的其他例子的横截面图。

[图3]图3是示出实施方式的化合物超导线的一例的横截面图。

[图4]图4是示出实施方式的化合物超导线的其他例子的横截面图。

[图5]图5是用于说明实施方式的化合物超导线用前体线和使用化合物超导线的基于先反应再卷绕法的超导线圈的制造方法的工序流程。

[图6]图6是用于说明实施方式的化合物超导线用前体线和使用了化合物超导线的基于先卷绕再反应法的超导线圈的制造方法的工序流程。

[图7]图7是用于说明实施方式的化合物超导线的重绕方法的概略图。

[图8]图8是针对通过先反应再卷绕法以及先卷绕再反应法得到的化合物超导线示出化合物超导体部(包括Sn扩散防止部)的单位横截面积的临界电流(non-Cu-Jc值(非Cu-Jc值))与纵横比Ab2的关系的图。

[图9]图9是针对通过先反应再卷绕法和先卷绕再反应法获得的化合物超导线示出相对于线材轴向拉伸应力而言的、化合物超导线的单位横截面积的临界电流(non-Cu-Jc值)的图。

具体实施方式

以下，基于实施方式进行详细说明。

为了能够弯曲成小径来使用、并且使每1根的临界电流增大，本申请的发明人反复进行了深入研究，结果发现，通过着眼于化合物超导线用前体线的化合物超导前体部和化合物超导线的化合物超导体部的结构，能够实现基于商用的线圈制造，与以往相比，向小径的卷线性和临界电流提高，基于该见解完成了本发明。

实施方式的化合物超导线用前体线具有：由多根化合物超导前体长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质前体构成的化合物超导前体部，其中，第一基质前体包埋上述多根化合物超导前体长丝；由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在上述化合物超导前体部的外周侧，上述第二基质包埋上述多根增强长丝；和包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在上述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，上述化合物超导前体部的与长度方向垂直的截面中的、上述化合物超导前体部的宽度尺寸Wb1相对上述化合物超导前体部的厚度尺寸Tb1的纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上。

实施方式的化合物超导线具有：由包含化合物超导相的多根化合物超导长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质构成的化合物超导体部，其中，上述第一基质包埋上述多根化合物超导长丝；由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在上述化合物超导体部的外周侧，上述第二基质包埋上述多根增强长丝；和包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在上述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，上述化合物超导体部的与长度方向垂直的截面中的、上述化合物超导体部的宽度尺寸Wb2相对上述化合物超导体部的厚度尺寸Tb2的纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上。

图1是示出实施方式的化合物超导线用前体线的一例的横截面图。如图1所示，化合物超导线用前体线1具有化合物超导前体部10、增强材料部30和稳定化材料部40。

构成化合物超导线用前体线1的化合物超导前体部10由多根化合物超导前体长丝11和第一基质前体12构成。化合物超导前体部10是线状的，并且沿着化合物超导线用前体线1的长度方向延伸。第一基质前体12包埋多根化合物超导前体长丝11，并且包含第一稳定化材料。

对于化合物超导前体长丝11而言，通过实施用于生成后述化合物超导相的热处理工序，从而成为包含化合物超导相的化合物超导长丝21。由于构成后述的化合物超导线2的化合物超导相优选为由Nb₃Sn形成的金属化合物超导相，因此化合物超导前体长丝11优选由Nb形成。根据化合物超导相的种类适当地选择构成化合物超导前体长丝11的材料。

对于包含第一稳定化材料的第一基质前体12而言，通过实施用于生成化合物超导相的热处理工序，从而成为包含第一稳定化材料的第一基质22。包含第一稳定化材料的第一基质22可以发挥抑制化合物超导线2中的化合物超导长丝21的损伤、磁稳定化、热稳定化这样的效果。构成第一基质前体12的第一稳定化材料为铜或铜合金时，这些效果进一步提高。

另外，由于化合物超导相优选为由Nb₃Sn形成的金属化合物超导相，因此第一稳定化材料优选包含Cu-Sn合金。根据构成化合物超导线2的化合物超导相的种类，适当选择构成第一稳定化材料的材料。

当第一基质前体12的第一稳定化材料是Cu-Sn合金时，第一基质前体12的第一稳定化材料可含有至多15.8质量％(固溶极限)的Sn。此外，第一基质前体12的第一稳定化材料可以含有少量的除Cu和Sn以外的其他元素，例如，优选以0.2质量％以上0.3质量％以下的范围含有Ti等。

在图1和后述的图2～4中，示出了通过青铜法生成Nb₃Sn的化合物超导相的例子，但Nb₃Sn的化合物超导相的生成也可以应用内锡法等其他方法。另外，在此示出了化合物超导相为Nb₃Sn的例子，但化合物超导相也可以是与NbTi等合金系超导体相比具有应变敏感性大的超导特性的化合物超导体。

构成化合物超导线用前体线1的增强材料部30为筒状，被配置在化合物超导前体部10的外周侧。增强材料部30由多根增强长丝31和第二基质32构成。第二基质32包埋多根增强长丝31并且包含第二稳定化材料。

构成增强材料部30的增强长丝31优选由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中选择的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成。需要说明的是，增强长丝31可以包含不可避免的杂质。

作为一例，在增强长丝31主要含有Nb的情况下，作为不可避免的杂质，例如有时含有150ppm以下的O、15ppm以下的H、100ppm以下的C、100ppm以下的N、50ppm以下的Fe、50ppm以下的Ni、20ppm以下的Ti、50ppm以下的Si、300ppm以下的W、以及1000ppm以下的Ta。另外，在增强长丝31主要含有Ta的情况下，作为不可避免的杂质，有时含有O、H、C、N、Fe、Ni、Ti、Si、W、Nb及Mo。

构成增强长丝31的这些金属或合金在用于生成化合物超导相的热处理工序时不易固溶于Cu，因此不易形成与Cu的化合物，有效地促进弯曲应变特性的提高。其中，如果考虑对化合物超导线2的影响，则增强长丝31优选由选自不显示强磁性的Nb、Ta、V、W、Mo及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成，进而，从加工性的观点出发，优选由选自Nb、Ta及V中的组的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成。

另外，作为构成增强长丝31的由选自上述元素组的2种以上的金属构成的合金，从与铜或铜合金的复合加工性优异的方面考虑，优选为Nb-Ta合金。另外，作为由选自上述元素组的金属与铜构成的合金，从与铜或铜合金的复合加工性优异的方面考虑，优选为Cu-Nb合金或Cu-V合金。

上述所谓不易固溶于Cu，是指在用于生成化合物超导相的热处理工序(例如，600℃～750℃)中，构成增强长丝31的金属或合金固溶于Cu的比例小于1at％。

如上所述，在增强材料部30中，由不易固溶于Cu的金属材料构成的多根增强长丝31被包埋于第二基质32。因此，能够抑制在增强材料部30内的增强长丝31中生成金属间化合物，增强材料部30能够作为耐拉伸应变和弯曲应变的高强度的构成要素发挥功能。

构成增强材料部30的第二基质32的第二稳定化材料优选为铜或铜合金。需要说明的是，第二稳定化材料也可以包含不可避免的杂质。作为第二稳定化材料的不可避免的杂质，可举出O、Fe、S及Bi。包含第二稳定化材料的第二基质32能够起到使增强材料部30除了具备增强功能之外还具备稳定化功能的效果。

构成化合物超导线用前体线1的稳定化材料部40为筒状，配置在增强材料部30的内周侧及外周侧中的至少一者。稳定化材料部40包含第三稳定化材料。在图1以及后述的图2～4中，示出了稳定化材料部40配置于增强材料部30的内周侧及外周侧这两者的例子。稳定化材料部40能够起到抑制增强材料部30的加工中的异常变形、具备稳定化功能的效果。

构成稳定化材料部40的第三稳定化材料优选为铜或铜合金，更优选为无氧铜。需要说明的是，第三稳定化材料也可以包含不可避免的杂质。作为第三稳定化材料的不可避免的杂质，可举出O、Fe、S和Bi。

此外，如上所述，在化合物超导线用前体线1中，使用构成化合物超导前体部10的第一稳定化材料、构成增强材料部30的第二稳定化材料和构成稳定化材料部40的第三稳定化材料。这里所说的稳定化材料，如JIS H 7005：2005所规定的那样，是确保与制冷剂热接触、及/或以作为电分流电路起作用的方式与超导体电接触及/或热接触的通常为金属的材料，并且是指与超导体复合化而使超导体的稳定性增加的常导金属材料。具体而言，由于铜、铝等常导金属在极低温下电阻率低、热传导良好，因此在作为超导线的基质使用的情况下，即使存在从超导状态向常导状态的转移，电流也会旁通流过这些常导金属。由此，在后述的化合物超导线2中，发热被抑制，另外，产生的热迅速地传播、扩散而被冷却。进而，抑制外部的磁通变动而不向超导体直接传递磁通变动的铜、铝等常导金属被广泛用作超导线的稳定化材料。

在化合物超导前体部10的化合物超导前体长丝11为Nb₃Sn前体、即化合物超导前体长丝11为Nb的情况下，化合物超导线用前体线1优选在化合物超导前体部10与增强材料部30之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部50。

Sn扩散防止部50具有下述功能，即，在后述的用于生成化合物超导部的热处理工序时，防止构成用于将Nb₃Sn长丝形成为化合物超导体部20的第一基质前体12的Cu-Sn合金中的Sn向增强材料部30、稳定化材料部40扩散，抑制构成增强材料部30的第二稳定化材料及构成稳定化材料部40的第三稳定化材料的残留电阻比的降低，并且将为与化合物超导前体长丝11的Nb长丝反应以生成Nb₃Sn所需的Sn量保持于Cu-Sn合金中。

关于构成化合物超导线用前体线1的化合物超导前体部10，如图1所示，在化合物超导前体部10的与长度方向垂直的截面中的、化合物超导前体部10的宽度尺寸Wb1相对化合物超导前体部10的厚度尺寸Tb1的纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上。

这里，由于化合物超导前体部10沿着化合物超导线用前体线1的长度方向延伸，因此化合物超导前体部10的长度方向与化合物超导线用前体线1的长度方向为相同方向。如图1所示，在化合物超导前体部10的与长度方向垂直的横截面、即在化合物超导前体部10的横截面中，化合物超导前体部10的厚度尺寸Tb1小于化合物超导前体部10的宽度尺寸Wb1。

此外，在化合物超导前体部10的横截面中，当化合物超导线用前体线1不具备Sn扩散防止部50时，化合物超导前体部10的厚度尺寸Tb1是化合物超导前体部10的最大厚度尺寸，当化合物超导线用前体线1具备Sn扩散防止部50时，化合物超导前体部10的厚度尺寸Tb1是化合物超导前体部10与Sn扩散防止部50的合计区域的最大厚度尺寸。

在化合物超导前体部10的横截面中，当化合物超导线用前体线1不具备Sn扩散防止部50时，化合物超导前体部10的宽度尺寸Wb1是化合物超导前体部10的最大宽度尺寸，当化合物超导线用前体线1具备Sn扩散防止部50时，是化合物超导前体部10与Sn扩散防止部50的合计区域的最大宽度尺寸。

如果上述纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上，则通过对具备高纵横比的化合物超导前体部10的化合物超导线用前体线1实施后述的用于生成化合物超导相的热处理工序，生成高纵横比的化合物超导体部20。与具备与化合物超导体部20的横截面积为相同的横截面积且具有小于1.80的纵横比Ab2的化合物超导体部的化合物超导线相比，具备高纵横比化的化合物超导体部20的化合物超导线2能够保持高的临界电流。特别是，与具备具有小于1.80的纵横比Ab2的化合物超导体部的化合物超导线相比，在采用先反应再卷绕法的线圈卷线中，具备高纵横比化的化合物超导体部20的化合物超导线2能够抑制由弯曲成小径时的应变引起的通电特性的降低，因此能够保持更高的临界电流。结果，可制造高性能的小径超导线圈。基于这样的理由，上述纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上，优选为2.00以上，更优选为3.00以上。

另外，纵横比Ab1(Wb1/Tb1)优选为11.00以下，更优选为10.50以下，进一步优选为10.00以下，特别优选为9.00以下，最优选为8.00以下。纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为11.00以下时，对于对化合物超导线用前体线1实施用于生成化合物超导相的热处理工序而得到的化合物超导线2而言，临界电流进一步提高。

化合物超导线用前体线1的与长度方向垂直的截面中的、化合物超导前体部10的截面积与增强材料部30的截面积与稳定化材料部的截面积40的合计截面积优选为0.40mm²以上4.00mm²以下。如果上述合计截面积在上述范围内，则向小径的卷线性优异，并且可提高临界电流。这里，在化合物超导线用前体线1不具备Sn扩散防止部50的情况下，化合物超导前体部10的截面积是化合物超导前体部10的截面积，在化合物超导线用前体线1具备Sn扩散防止部50的情况下，化合物超导前体部10的截面积是化合物超导前体部10的截面积与Sn扩散防止部50的截面积的合计截面积。

在图1中，T11是化合物超导线用前体线1的最大厚度尺寸。W11是化合物超导线用前体线1的最大宽度尺寸。W01是化合物超导线用前体线1的最外层的宽度方向平坦部的长度。

图2是示出实施方式的化合物超导线用前体线的其他例子的横截面图。T01是化合物超导线用前体线1的最外层的厚度方向平坦部的长度。对于图2所示的化合物超导线用前体线1，除了具有T01以外，是与图1所示的化合物超导线用前体线1基本相同的构成。例如，在图1所示的化合物超导线用前体线1中，化合物超导线用前体线1和化合物超导前体部10的横截面形状分别为相对的宽度方向的一对边为直线状(大致平行)、相对的厚度方向的一对边为弧状。另外，在图2所示的化合物超导线用前体线1中，化合物超导线用前体线1和化合物超导前体部10的横截面形状分别为相对的宽度方向的一对边为直线状(大致平行)、相对的厚度方向的一对边为直线状(大致平行)、且全部的角部为弧状。

接下来，对实施方式的化合物超导线进行说明。图3是示出实施方式的化合物超导线的一例的横截面图。如图3所示，化合物超导线2具有化合物超导体部20和增强材料部30和稳定化材料部40。化合物超导线2可通过对化合物超导线用前体线1进行后续热处理工序来获得。具体而言，通过对图1所示的化合物超导线用前体线1进行热处理工序，可得到图3所示的化合物超导线2。

构成化合物超导线2的化合物超导体部20由包含化合物超导相的多根化合物超导长丝21和第一基质22构成。化合物超导体部20为线状，沿着化合物超导线2的长度方向延伸。第一基质22包埋多根化合物超导长丝21并且包含第一稳定化材料。

化合物超导相优选为由Nb₃Sn形成的金属化合物超导相。化合物超导相并不限定于Nb₃Sn，例如也可以由Nb₃Al、具有超导特性的其他金属化合物超导相形成。

包含第一稳定化材料的第一基质22可发挥抑制化合物超导线2中的化合物超导长丝21的损伤、磁的稳定化、热稳定化这样的效果。构成第一基质22的第一稳定化材料为铜或铜合金时，这些效果进一步提高。

由于化合物超导相优选为由Nb₃Sn形成的金属化合物超导相，因此第一稳定化材料优选包含Cu-Sn合金。另外，根据化合物超导相的种类，适当选择构成第一稳定化材料的材料。

在第一基质22的第一稳定化材料为Cu-Sn合金的情况下，第一基质22中的Sn含有比例小于构成化合物超导线用前体线1的第一基质前体12中的Sn含有比例。作为Cu-Sn合金中的Sn用于作为化合物超导长丝21的Nb₃Sn丝的生成的结果，即使第一基质22中的Sn含有比例小至1.0质量％以上2.0质量％左右，第一基质22也不具有作为相当于Cu的稳定化材料的功能。

图3示出了通过青铜法制造的化合物超导体部20。在青铜法中，在作为第一稳定化材料的Cu-Sn合金的第一基质前体12中，对包埋有多根作为化合物超导前体长丝11的Nb长丝的状态下的化合物超导线用前体线1实施用于生成化合物超导相的热处理工序时，第一基质前体12中的Sn扩散，与Nb长丝的表面反应，由此，可由Nb长丝生成作为化合物超导长丝21的Nb₃Sn长丝。

另外，在图3和后述的图4所示的化合物超导体部20的放大图中，示出了存在有未与Sn反应而残留的未反应Nb的芯部分23的例子。然而，根据包含在化合物超导线用前体线1的第一基质前体12中的Sn的量、化合物超导线用前体线1的化合物超导前体长丝11的直径尺寸等，有时在化合物超导体部20的化合物超导长丝21中不存在未反应的芯部分23而化合物超导长丝21由Nb₃Sn形成。

构成化合物超导线2的增强材料部30是筒状的，并且被配置于化合物超导体部20的外周侧。增强材料部30由多根增强长丝31和第二基质32构成。第二基质32包埋多根增强长丝31并且包含第二稳定化材料。

构成化合物超导线2的增强材料部30具有与构成化合物超导线用前体线1的增强材料部30基本相同的构成和功能。与化合物超导线用前体线1同样地，增强长丝31优选由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成。同样地，构成第二基质32的第二稳定化材料优选为铜或铜合金。

构成化合物超导线2的稳定化材料部40是筒状的，并且被配置于增强材料部30的内周侧及外周侧中的至少一者。稳定化材料部40包含第三稳定化材料。在图3中，示出了稳定化材料部40被配置于增强材料部30的内周侧及外周侧这两者的例子。稳定化材料部40能够起到抑制增强材料部30的加工中的异常变形、具备稳定化功能的效果。

构成化合物超导线2的稳定化材料部40具有与构成化合物超导线用前体线1的稳定化材料部40基本相同的构成和功能。与化合物超导线用前体线1同样地，构成稳定化材料部40的第三稳定化材料优选为铜或铜合金，更优选为无氧铜。

另外，如上所述，在化合物超导线2中，使用构成化合物超导体部20的第一稳定化材料、构成增强材料部30的第二稳定化材料、以及构成稳定化材料部40的第三稳定化材料。所谓稳定化材料，如JIS H 7005：2005所规定的那样，其是确保与制冷剂热接触、及/或以作为电分流电路起作用的方式与超导体电接触及/或热接触的通常为金属的材料，并且是指与超导体复合化而使超导体的稳定性增加的常导金属材料。具体而言，由于铜、铝等常导金属在极低温下电阻率低、热传导良好，因此在作为超导线的基质使用的情况下，即使存在从超导状态向常导状态的转移，电流也会旁通流过这些常导金属。因此，在化合物超导线2中，抑制了发热，并且所产生的热迅速地传播、扩散而被冷却。进而，抑制外部的磁通变动而不向超导体直接传递磁通变动的铜、铝等常导金属被广泛用作超导线的稳定化材料。

在化合物超导体部20的化合物超导相为Nb₃Sn的情况下，化合物超导线2优选在化合物超导体部20与增强材料部30之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部50。构成化合物超导线2的Sn扩散防止部50具有与构成化合物超导线用前体线1的Sn扩散防止部50基本相同的构成和功能。

图4是示出实施方式的化合物超导线的其他例子的横截面图。如图4所示，化合物超导线2还可以在最外周具有包含树脂的电绝缘部60。对于图4所示的化合物超导线2，除了具有电绝缘部60和后述的T02以外，与图3所示的化合物超导线2的构成基本相同。例如，在图3所示的化合物超导线2中，化合物超导线2和化合物超导体部20的横截面形状分别为相对的宽度方向的一对边为直线状(大致平行)、相对的厚度方向的一对边为弧状。另外，在图4所示的化合物超导线2中，化合物超导线2和化合物超导体部20的横截面形状分别为相对的宽度方向的一对边为直线状(大致平行)、相对的厚度方向的一对边为直线状(大致平行)、且所有的角部为弧状。

在基于先反应再卷绕法的化合物超导线2的制造方法中，如下所述，在用于形成化合物超导相的热处理工序之后，进行形成电绝缘部60的绝缘被覆工序。因此，通过先反应再卷绕法制造的化合物超导线2的电绝缘部60除了高熔点的玻璃等绝缘性物质以外，还可由低熔点的树脂等绝缘性物质构成。

另一方面，在基于先卷绕再反应法的化合物超导线2的制造方法中，如下所述，在用于形成电绝缘部60的绝缘被覆工序之后，进行用于生成化合物超导相的热处理工序。电绝缘部60需要即使经过热处理工序也具有电绝缘特性。树脂等低熔点物质在热处理工序中被热分解。因此，通过先卷绕再反应法制造的化合物超导线2的电绝缘部60由高熔点的玻璃等绝缘性物质构成。

从向小径的卷线性及电绝缘性优异、提高临界电流的方面考虑，构成电绝缘部60的树脂优选为聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂这样的瓷漆或环氧树脂。

关于构成化合物超导线2的化合物超导体部20，如图3～4所示，在化合物超导体部20的与长度方向垂直的截面中的、化合物超导体部20的宽度尺寸Wb2相对化合物超导体部20的厚度尺寸Tb2的纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上。

这里，由于化合物超导体部20沿着化合物超导线2的长度方向延伸，因此化合物超导体部20的长度方向与化合物超导线2的长度方向为相同方向。另外，如图3～4所示，在化合物超导体部20的与长度方向垂直的截面、即化合物超导体部20的横截面中，化合物超导体部20的厚度尺寸Tb2小于化合物超导体部20的宽度尺寸Wb2。

另外，在化合物超导体部20的横截面中，所谓化合物超导体部20的厚度尺寸Tb2，在化合物超导线2不具备Sn扩散防止部50的情况下，是指化合物超导体部20的最大厚度尺寸，在化合物超导线2具备Sn扩散防止部50的情况下，是指化合物超导体部20与Sn扩散防止部50的合计区域的最大厚度尺寸。

另外，在化合物超导体部20的横截面中，所谓化合物超导体部20的宽度尺寸Wb2，在化合物超导线2不具备Sn扩散防止部50的情况下，是指化合物超导体部20的最大宽度尺寸，在化合物超导线2具备Sn扩散防止部50的情况下，是指化合物超导体部20和Sn扩散防止部50的合计区域的最大宽度尺寸。

如果上述纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上，则化合物超导体部20高纵横比化。与具备具有与化合物超导体部20的横截面积相同的横截面积且具有小于1.80的纵横比Ab2的化合物超导体部的化合物超导线相比，具备高纵横比化的化合物超导体部20的化合物超导线2能够保持高的临界电流。特别地，对于纵横比Ab2为1.80以上的化合物超导线2而言，在通过先反应再卷绕法的线圈卷线中，可抑制由弯曲成小径时的应变导致的通电特性的降低，因此可以保持更高的临界电流。结果，可以制造高性能的小径的超导线圈。基于这样的理由，上述纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上，优选为2.00以上，更优选为3.00以上。

另外，纵横比Ab2(Wb2/Tb2)优选为11.00以下，更优选为10.50以下，进一步优选为10.00以下，特别优选为9.00以下，最优选为8.00以下。当纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为11.00以下时，化合物超导线2的临界电流进一步提高。

化合物超导线2的与长度方向垂直的截面中的、化合物超导体部20的截面积与增强材料部30的截面积与稳定化材料部的截面积40的合计截面积优选为0.40mm²以上4.00mm²以下。如果上述合计截面积在上述范围内，则向小径的卷线性优异，并且可提高临界电流。这里，所谓化合物超导体部20的截面积，当化合物超导线2不具备Sn扩散防止部50时，是化合物超导体部20的截面积，当化合物超导线2具备Sn扩散防止部50时，化合物超导体部20的截面积是化合物超导体部20的截面积与Sn扩散防止部50的截面积的合计截面积。

在图3～4中，T12是从化合物超导线2将电绝缘部60除外的那部分的最大厚度尺寸。W12是从化合物超导线2将电绝缘部60除外的那部分的最大宽度尺寸。T02是从化合物超导线2将电绝缘部60除外的最外层的厚度方向平坦部的长度。W02是从化合物超导线2将电绝缘部60除外的最外层的宽度方向平坦部的长度。

图5是用于说明实施方式的化合物超导线用前体线1和使用了化合物超导线2的基于先反应再卷绕法的超导线圈的制造方法的工序流程。基于先反应再卷绕法的超导线圈的制造方法主要具有化合物超导线用前体线1的形成工序S11、热处理工序S12、预弯曲应变施加工序S13、绝缘被覆工序S14和卷线工序S15。在此，对化合物超导相为Nb₃Sn、制造方法为青铜法的例子进行说明。

在形成工序S11中，形成化合物超导线用前体线1。在形成工序S11中，在对化合物超导前体部、在化合物超导前体部的外周侧依次配设Sn扩散防止部、增强材料部和稳定化材料部而形成的坯锭进行挤出加工后，进行拉丝加工，由此形成化合物超导线用前体线1，其中，该化合物超导前体部由作为多根化合物超导前体长丝的Nb长丝、和包埋有多根Nb长丝的由Cu-Sn合金形成的第一基质前体构成。

作为形成工序S11，例如在化合物超导相为Nb₃Sn的情况下，除了上述的青铜法以外，还可以应用内锡扩散法、粉末套管法等已知的用于制作Nb₃Sn线材的方法。

在热处理工序S12中，将在形成工序S11中得到的化合物超导线用前体线1加热，生成化合物超导相，从而形成化合物超导线2。

在预弯曲应变施加工序S13中，对在热处理工序S12中得到的化合物超导线2进行弯曲加工，以施加预定的弯曲应变。在对化合物超导线2施加重复弯曲应变的预弯曲应变施加工序S13中，通过控制弯曲方向、弯曲直径及拉伸应力来保持化合物超导线2的弯曲的方向性。结果，遍及化合物超导线2的长度方向而连续地保持截面内的残余应变分布。因此，位于弯曲的中立线附近的稳定化材料的强度变得小于位于经受弯曲应变的弯曲方向外侧、弯曲方向内侧的稳定化材料的强度。在该差异显著的情况下，可以通过显微维氏硬度检查来检测该差异。通过将化合物超导线2的弯曲的方向性的保持方向控制为与向热处理时的弯曲方向侧、更具体而言向在热处理用线轴上被卷绕成圆弧状的方向侧回弹的方向(要恢复到原来的方向)相同，不仅在预弯曲应变施加工序S13中，而且在之后的工序中，也能够防止施加超过容许极限的反向弯曲应变而破坏化合物超导长丝。化合物超导长丝会断裂的容许极限应变根据超导体的材质、化合物超导线的截面结构、热处理条件/预弯曲应变施加条件等而不同。

需要说明的是，在仅通过在绝缘被覆工序S14中形成电绝缘部时施加的弯曲应变即可以使化合物超导线2的临界电流大于在被覆电绝缘部前的临界电流的情况下，可省略预弯曲应变施加工序S13。

在绝缘被覆工序S14中，在化合物超导线2的最外周上形成电绝缘部，并且用电绝缘部被覆化合物超导线2的最外周。在绝缘被覆工序S14中，在形成电绝缘部时，化合物超导线2的最高温度优选低于500℃。另外，优选地，施加到化合物超导线2的弯曲应变的最大值小于在预弯曲应变施加工序S13中施加的弯曲应变。另外，拉伸应变优选为0.2％以下。当在这种条件下执行绝缘被覆工序S14时，与具备电绝缘部之前的化合物超导线2相比，具备电绝缘部的化合物超导线2的临界电流有时增加。

在卷线工序S15中，在限制施加到化合物超导线2的弯曲应变的同时，卷取至线圈用线圈架(卷绕部件)，从而形成超导线圈。

构成化合物超导线2的化合物超导长丝经受的最大应变可以通过将在卷线时施加的由弯曲直径引起的最大拉伸弯曲应变和由轴向张力引起的拉伸应变相加来讨论。即，化合物超导长丝经受的最大应变需要不超过引起长丝损伤的应变。特别是，需要控制在与热处理时的弯曲方向相反的方向上弯曲时所施加的最大应变。另外，超导磁体的工作电流通过考虑化合物超导长丝经受的最大纯弯曲应变下的超导特性来确定。

图6是用于说明实施方式的化合物超导线用前体线1和使用了化合物超导线2的基于先卷绕再反应法的超导线圈的制造方法的工序流程。基于先卷绕再反应法的超导线圈的制造方法主要具有化合物超导线用前体线1的形成工序S21、绝缘被覆工序S22、卷线工序S23和热处理工序S24。在此，对化合物超导相为Nb₃Sn、制造方法为青铜法的例子进行说明。

在形成工序S21中，形成化合物超导线用前体线1。形成工序S21与上述的形成工序S11基本相同。

在绝缘被覆工序S22中，在化合物超导线用前体线1的最外周形成电绝缘部60，用电绝缘部被覆化合物超导线用前体线1的最外周。在绝缘被覆工序S22中，优选电绝缘部形成时的化合物超导线用前体线1的最大温度低于500℃。

在卷线工序S23中，在限制施加于化合物超导线用前体线1的弯曲应变的同时，卷取至线圈用线圈架。

热处理工序S24中，对被卷取至线圈用线圈架上的化合物超导线用前体线1进行加热，生成化合物超导相，形成化合物超导线2。因此，可制造超导线圈。需要说明的是，如果在绝缘被覆工序S22中被覆于化合物超导线用前体线1的电绝缘部为树脂等低熔点材料，则电绝缘部在热处理工序S24中被热分解，因此电绝缘部大多使用高熔点的玻璃等绝缘性物质。

图7是用于说明实施方式的化合物超导线的重绕方法的概略图。当将化合物超导线2从第一卷绕部件71重绕于第二卷绕部件74时，从第一卷绕部件71使化合物超导线2在第一卷绕部件71的切线方向上延伸出，在将化合物超导线2沿与被卷绕于第一卷绕部件71时相同的弯曲方向弯曲的同时将化合物超导线2卷取至第二卷绕部件74。例如，如图7所示，将化合物超导线2从直径Dh的第一卷绕部件71(例如热处理用线轴)经由直径D1的正向弯曲滑轮72和直径为D2的反向弯曲滑轮73，重绕至直径D3的第二卷绕部件74(例如用于形成超导线圈的线圈用线圈架)。关于预弯曲应变施加条件，示出了组合1个正向弯曲滑轮72和1个反向弯曲滑轮73的例子，但正向弯曲滑轮72和反向弯曲滑轮73的配置数没有特别限定，也可以组合并设定多个正向弯曲滑轮72、反向弯曲滑轮73。此时，将化合物超导线2从第一卷绕部件71沿第一卷绕部件71的切线方向上解绕，在将化合物超导线2沿与被卷绕于第一卷绕部件71时相同的弯曲方向弯曲的同时卷取至第二卷绕部件74。该重绕方法适合作为对通过先反应再卷绕法得到的化合物超导线进行重绕的方法。

像这样，与以往的化合物超导线相比，通过对化合物超导线用前体线1进行热处理而得的化合物超导线2具有即使弯曲成小径临界电流也大的优异超导特性。特别地，在具有基于先反应再卷绕法的热处理工序、预弯曲应变施加工序及绝缘被覆工序的超导线圈制造中，由于控制了化合物超导体部的内部应变，因此若对向线圈用线圈架(热处理线轴)的卷绕方向等进行控制，则可以进一步抑制制造时对化合物超导线2的损伤，并且可在所制造的超导磁体的工作时获得更优异的导电特性。另外，通过根据超导线圈的用途设定构成化合物超导线2的化合物超导体部20、增强材料部30、稳定化材料部40等构成部件的构成比率，能够实现更实用的超导线圈制造。结果，可实现以更合适的运行安全系数设计的超导磁体，因此与以往相比，可降低包括化合物超导线用前体线1、化合物超导线2的超导线圈制造的总成本。

根据以上说明的实施方式，通过使化合物超导线用前体线的化合物超导前体部和化合物超导线的化合物超导体部具有规定的结构，与以往相比，卷线成小径的卷线性优异，并且具有大的临界电流特性，可使超导线圈的设计及制造合理化。

以上，对实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，包含本发明的概念和权利要求书所包含的所有方式，能够在本发明的范围内进行各种改变。

实施例

接着，对实施例及比较例进行说明，但本发明并不限于这些实施例。

(实施例1A～4A、实施例1B～4B、比较例1a～4a、比较例1b～4b)

制造下述化合物超导线，其中，化合物超导体部是通过青铜法形成的Nb₃Sn，具备由Nb形成的Sn扩散防止部，增强材料部是Cu-Nb复合材料，在增强部件的外周侧具备无氧铜的稳定化材料部，不具备电绝缘部。以下进行详细说明。

首先，对化合物超导线用前体线的制造进行说明。通过对在添加有Ti的CuSn合金中包埋有多根Nb棒的坯锭实施挤出加工和拉丝加工，由此得到Nb棒和CuSn合金的复合裸线。接着，在无氧铜管的中央部配置多根该复合裸线而构成集合体，在该集合体的外周配置管状的Nb作为Sn扩散防止部，在管状的Nb的外周配置多根对在成为稳定化部的无氧铜中包埋有多根Nb棒的坯锭实施挤出加工和拉丝加工而得到的Cu-Nb增强材料部用的裸线，由此得到化合物超导线用前体线用坯锭。

接着，对化合物超导线用前体线用坯锭进行挤出并实施拉丝加工，将横截面制成大致圆形后，根据需要实施轧制加工和拉丝加工，由此制造具备具有表1所示的纵横比Ab1的化合物超导前体部的化合物超导线用前体线。

在实施例1A～4A和比较例1a～4a中，通过先反应再卷绕法制造化合物超导线。具体而言，为了生成化合物超导相，对化合物超导线用前体线于670℃实施96小时的热处理，接着，实施预弯曲应变施加工序和卷线工序，使得在表1所示的热处理线轴卷线后纯弯曲应变成为表1的值，由此得到具备具有表1所示的纵横比Ab2的化合物超导体部的化合物超导线。对于纵横比Ab2超过1的化合物超导线，将预弯曲应变施加工序和卷线工序的方向作为平坦方向。

在实施例1B～4B和比较例1b～4b中，通过先卷绕再反应法制造化合物超导线。具体而言，在卷线至具有表1所示的直径的热处理线轴后，为了生成化合物超导相，在670℃下实施96小时的热处理，由此得到具备具有表1所示的纵横比Ab2的化合物超导体部的化合物超导线。对于纵横比Ab2超过1的化合物超导线用前体线，使卷线工序的方向为平坦方向。

在4.2K、14.5T的直流磁场下测量所得化合物超导线的临界电流。另外，化合物超导线中的化合物超导体部的临界电流密度设为相对于化合物超导体部(包括Sn扩散防止部)的横截面积的值。对纵横比Ab2超过1的化合物超导体部施加的磁场为与化合物超导体部的宽度方向平行的方向。另一方面，利用正向预弯曲应变ε_pre-bent⁺＝Tb2×(+1/D1-1/Dh)和反向预弯曲应变ε_pre-bent^-＝Tb2×(-1/D2-1/Dh)来计算预弯曲应变ε_pre-bent。其中，Dh为热处理线轴的直径，D1为正向弯曲滑轮的直径，D2为反向弯曲滑轮的直径。关于该正向预弯曲应变ε_pre-bent⁺和反向预弯曲应变ε_pre-bent^-的大小和次数，无论是在施加两者的预弯曲应变的情况下，还是在仅施加一者的预弯曲应变的情况下，预弯曲应变均为0.10％以上0.60％以下，优选在正向和反向中的两者或一者至少施加1次以上。

另外，先反应再卷绕法中的弯曲方向设为与热处理时的弯曲方向相同的方向(正向)，纯弯曲应变ε_pure由ε_pure＝Tb2×(+1/D3-1/Dh)算出。这里，Dh是热处理线轴直径，D3是临界电流测定时的线轴直径。

[表1]

表1示出实施例和比较例。这里，化合物超导前体部的宽度尺寸Wb1和厚度尺寸Tb1，以及化合物超导体部的宽度尺寸Wb2和厚度尺寸Tb2分别用下式算出。

Wb1＝(V01/100)^(1/2)×W11

Tb1＝(V01/100)^(1/2)×T11

Wb2＝(V02/100)^(1/2)×W12

Tb2＝(V02/100)^(1/2)×T12

与比较例1a～4a和比较例1b～3b相比，在实施例1A～4A和实施例1B～4B中，向小径的卷线性优异，并且化合物超导体部(包括Sn扩散防止部)的单位横截面积的临界电流密度(non-Cu-Jc)大。临界电流定义为在4.2K的液氦中对直径38mm的螺旋形状的化合物超导线的宽幅面平行地施加磁场14.5T，相对于通电电流而言的产生电场成为0.1μV/cm时的通电电流值。特别地，与通过先卷绕再反应法获得的化合物超导线的实施例1B～4B相比，通过先反应再卷绕法获得的化合物超导线的实施例1A～4A中，临界电流进一步增加。

特别地，在实施例1A～4A中，与比较例1a～4a相比，化合物超导体部(包括Sn扩散防止部)的单位横截面积的临界电流密度(non-Cu-Jc值)变大。这表明，通过增大纵横比，缩小化合物超导体部的厚度尺寸，即使在采用先反应再卷绕法用直径76mm的线轴进行热处理而生成化合物超导体后，卷绕成直径38mm的小径时的纯弯曲应变也变小，可通过施加预弯曲应变而抑制增大的non-Cu-Jc值的降低。在实施例2A和实施例2B中，与比较例1a和比较例1b相同化合物超导体部的厚度尺寸为0.30mm，但由于化合物超导线的纵横比大且横截面积大、而且non-Cu-Jc值提高，因此能够大幅增大临界电流值。另一方面，在应用了先反应再卷绕法的比较例2a、比较例3a、比较例4a中，纯弯曲应变变大，与应用了先卷绕再反应法的比较例2b、比较例3b、比较例4b相比，non-Cu-Jc显著降低。

此外，研究了纵横比Ab2与化合物超导线的临界电流之间的关系。图8是针对通过先反应再卷绕法及先卷绕再反应法得到的化合物超导线示出化合物超导体部(包括Sn扩散防止部)的单位横截面积的临界电流(non-Cu-Jc值，14.5T、4.2K)与纵横比Ab2的关系的图。

由图8可知，在对化合物超导线的宽幅面施加平行磁场的情况下，无论纵横比Ab2如何，与先卷绕再反应法相比，先反应再卷绕法的情况下均是较大的值，在任何情况下，在纵横比Ab2为1.50～8.00左右的范围内，均没有non-Cu-Jc值的较大差异，在纵横比为10.40时观察到降低倾向。

另一方面，在对化合物超导线的宽幅面施加垂直磁场的情况下，无论纵横比Ab2如何，与先卷绕再反应法相比，先反应再卷绕法的情况下均是较大的值，在先反应再卷绕法中，在纵横比为1.80～10.40左右的范围内，得到600A/mm²以上的non-Cu-Jc值，但在先卷绕再反应法的情况下，纵横比Ab2在1.80～6.00附近、得到了接近500A/mm²的值。像这样，就化合物超导体部的纵横比Ab2而言，若为1.80以上，则在先反应再卷绕法和先卷绕再反应法中的任意中均可实现上述的non-Cu-Jc的增大效果，进而优选为11.00以下。另外，与先卷绕再反应法相比，由先反应再卷绕法得到的化合物超导线中，不依赖于磁场方向而为高的non-Cu-Jc值，因此可知，与先卷绕再反应法相比，由先反应再卷绕法制造的化合物超导线可实施高性能且合理的线圈设计。

此外，研究了拉伸应力与化合物超导线的临界电流值之间的关系。图9是针对先反应再卷绕法及先卷绕再反应法得到的化合物超导线示出在线材轴向拉伸应力下的non-Cu-Jc值的图。针对在此使用的样品，在以直线状进行用于生成化合物超导体的热处理后，对模拟先反应再卷绕法的样品线对化合物超导体(包括Sn扩散防止部)部位往复施加10次±0.38％的预弯曲应变，对模拟先卷绕再反应法的样品线不施加刚热处理后的预弯曲应变。

如图9所示，在先反应再卷绕法中，在实施例1A～3A中，与比较例4a相比，在250MPa以上的拉伸应力区域中，纵横比Ab2越大，non-Cu-Jc值越大。这被认为是由于纵横比Ab2的增大，相对于化合物超导线的厚度方向而言，在预弯曲应变施加工序中，成为施加了一样的弯曲应变应力，化合物超导体部的压缩残余应变被均等地松弛的效果。另一方面，在先卷绕再反应法中，在实施例2B中，与比较例4b相比，在260MPa至340MPa的范围内non-Cu-Jc值大。这样，对于上述拉伸应力下的non-Cu-Jc的增大效果而言，与先卷绕再反应法相比，在先反应再卷绕法中的使用中变得显著。像这样，表明对于在实施例1A～4A及1B～4B中制造的化合物超导线而言，可实现基于商用的线圈制造。

1 化合物超导线用前体线

2 化合物超导线

10 化合物超导前体部

11 化合物超导前体长丝

12 第一基质前体

20 化合物超导体部

21 化合物超导长丝

22 第一基质

23 芯部分

30 增强材料部

31 增强长丝

32 第二基质

40 稳定化材料部

50 Sn扩散防止部

60 电绝缘部

71 第一卷绕部件

72 正向弯曲滑轮

73 反向弯曲滑轮

74 第二卷绕部件

Claims (14)

1.一种化合物超导线用前体线，其具有：

由多根化合物超导前体长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质前体构成的化合物超导前体部，其中，所述第一基质前体包埋所述多根化合物超导前体长丝；

由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在所述化合物超导前体部的外周侧，所述第二基质包埋所述多根增强长丝；和

包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在所述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，

所述化合物超导前体部的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导前体部的宽度尺寸Wb1相对所述化合物超导前体部的厚度尺寸Tb1的纵横比Ab1(Wb1/Tb1)为1.80以上。

2.如权利要求1所述的化合物超导线用前体线，其中，所述纵横比Ab1为11.00以下。

3.如权利要求1或2所述的化合物超导线用前体线，其中，所述纵横比Ab1为2.00以上10.00以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述化合物超导线用前体线的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导前体部的截面积与所述增强材料部的截面积与所述稳定化材料部的截面积的合计截面积为0.40mm²以上4.00mm²以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述化合物超导前体长丝为Nb，在所述化合物超导前体部与所述增强材料部之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部。

6.如权利要求1～5中任一项所述的化合物超导线用前体线，其中，所述第一稳定化材料为铜或铜合金，所述增强长丝由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成，所述第二稳定化材料为铜或铜合金，所述第三稳定化材料为铜或铜合金。

7.一种化合物超导线，其具有：

由包含化合物超导相的多根化合物超导长丝、和包含第一稳定化材料的第一基质构成的化合物超导体部，其中，所述第一基质包埋所述多根化合物超导长丝；

由多根增强长丝、和包含第二稳定化材料的第二基质构成的筒状的增强材料部，其中，该增强材料部被配置在所述化合物超导体部的外周侧，所述第二基质包埋所述多根增强长丝；和

包含第三稳定化材料的筒状的稳定化材料部，该稳定化材料部被配置在所述增强材料部的内周侧及外周侧中的至少一者，

所述化合物超导体部的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导体部的宽度尺寸Wb2相对所述化合物超导体部的厚度尺寸Tb2的纵横比Ab2(Wb2/Tb2)为1.80以上。

8.如权利要求7所述的化合物超导线，其中所述纵横比Ab2为11.00以下。

9.如权利要求7或8所述的化合物超导线，其中，所述纵横比Ab2为2.00以上10.00以下。

10.如权利要求7～9中任一项所述的化合物超导线，其中，所述化合物超导线的与长度方向垂直的截面中的、所述化合物超导体部的截面积与所述增强材料部的截面积与所述稳定化材料部的截面积的合计截面积为0.40mm²以上4.00mm²以下。

11.如权利要求7～10中任一项所述的化合物超导线，其中，所述化合物超导相为Nb₃Sn，在所述化合物超导体部与所述增强材料部之间还具有由Nb或Ta、或者它们的合金或复合材料形成的Sn扩散防止部。

12.如权利要求7～11中任一项所述的化合物超导线，其中，所述第一稳定化材料为铜或铜合金，所述增强长丝由选自Nb、Ta、V、W、Mo、Fe、Ti及Hf的组中的1种金属或由选自该组中的2种以上的金属构成的合金形成，所述第二稳定化材料为铜或铜合金，所述第三稳定化材料为铜或铜合金。

13.如权利要求7～12中任一项所述的化合物超导线，其在最外周还具有包含树脂的电绝缘部。

14.一种化合物超导线的重绕方法，其是权利要求7～13中任一项所述的化合物超导线的重绕方法，其中，

当将所述化合物超导线从第一卷绕部件重绕于第二卷绕部件时，

从所述第一卷绕部件使所述化合物超导线沿所述第一卷绕部件的切线方向延伸出，在将所述化合物超导线沿与被卷绕于第一卷绕部件时相同的弯曲方向弯曲的同时将所述化合物超导线卷取至第二卷绕部件。